Een bacterie (rechts) wordt aangevallen door gespecialiseerde virussen, of bacteriofagen. (Credit)
Micro-organismen worden continu belaagd door schadelijke virussen. Ze bezitten daarom verscheidene afweermechanismen, zoals het CRISPR-Cas-systeem dat in ongeveer de helft van alle bacteriën voorkomt. Dit systeem ‘ herinnert’ zich bekende virussen door stukjes virus-DNA in te bouwen in het bacteriegenoom. Wanneer een bacterie vervolgens wordt besmet door zo’n oude vijand, herkent hij het DNA-fragment en valt direct aan.
Voor virussen is het juist gunstig om onopgemerkt hun werk te kunnen doen. Spontane veranderingen in de DNA-fragmenten die hen verraden, zijn daarom positieve kenmerken tijdens hun evolutie. Een gewijzigde code zorgt immers dat het voor bacteriën lijkt alsof ze door een nieuw virus zijn besmet, waardoor ze niet zo snel kunnen reageren. Tenminste, dat was de verwachting.
Een team van Wageningse microbiologen laat nu zien dat het voor virussen niet makkelijk is weer incognito te worden. Zelfs als ze tot een derde van de ruim dertig ‘letters’ van het DNA-fragment wijzigen, kan een bacterie ze nog herkennen, al wordt de kans wel steeds kleiner. En gewaarschuwde bacteriën blijken meteen hun ‘virusscanner’ aan te passen door ook het gewijzigde DNA-fragment in hun genoom te bouwen. Zo hebben ze het geëvolueerde virus meteen weer in het vizier.
De Wageningers ontdekten dit door systematisch te kijken of bacteriën hun oude vijanden herkenden. Hiervoor brachten ze bij een groot aantal micro-organismen stukjes virus-DNA in waarvan steeds meer letters verschilden ten opzichte van het origineel in hun genoom. Vervolgens bekeken de onderzoekers of hun geïntroduceerde stukje DNA werd opgeruimd.
De microbiologen noemen hun resultaat het een mooie stap om het CRISPR-systeem verder te begrijpen. ‘We wisten al veel over het kortetermijngeheugen van bacteriën,’ zegt Stan Brouns, universitair docent bij Microbiologie. ‘Maar ze hebben dus ook een langetermijngeheugen waarmee ze virussen herkennen die al flink zijn veranderd.’ Het maakt ook duidelijk wat het nut is van de vele oude DNA-fragmenten die ze vonden in bacteriegenomen. De grote vraag is nu hoe bacteriën hun virusscanner exact updaten.
Het artikel verscheen afgelopen 7 april in het tijdschrift PNAS.